开关电源是什么_开关电源的种类和用途介绍

2021-07-21

一、什么是开关电源

开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新。目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式

 

二、开关电源用途

开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯袋,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域

 

三、开关电源种类

开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC变换器现已实现模块化,且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化;AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技术和工艺制造问题

(1)DC/DC变换 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式Ts不变,改变ton(通用),二是频率调制方式,ton不变,改变Ts(易产生干扰)。其具体的电路由以下几类:

A、Buck电路——降压斩波器,其输出平均电压U0小于输入电压Ui,极性相同

B、Boost电路——升压斩波器,其输出平均电压U0大于输入电压Ui,极性相同

C、Buck-Boost电路——降压或升压斩波器,其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui,极性相反,电感传输

D、Cuk电路——降压或升压斩波器,其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui,极性相反,电容传输

 

(2)AC/DC变换 AC/DC变换是将交流变换为直流,其功率流向可以是双向的,功率流由电源流向负载的称为“整流”,功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。 AC/DC变换按电路的接线方式可分为,半波电路、全波电路。按电源相数可分为,单相、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限

 

四、开关电源的组成

开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成

1、主电路 冲击电流限幅:限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流

输入滤波器:其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网、

整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电

逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分

输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源

 

2、控制电路 一方面从输出端取样,与设定值进行比较,然后去控制逆变器,改变其脉宽或脉频,使输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对电源进行各种保护措施

 

3、检测电路 提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据

 

4、辅助电源 实现电源的软件(远程)启动,为保护电路和控制电路(PWM等芯片)工作供电

 

 

五、开关电源工作原理

开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关元件以一定的时间间隔重复地接通和断开,在开 关无件接通时输入电源Vi通过开关S和滤波电路向负载RL提供能量。

当开关S断开时,电路中的储能装置(L1、C2、二极管D组成的电路)向负载RL释放 在开关接通时所储存的能量,使负载得到连续而稳定的能量

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